由兩條堿基互補的、反向行排列的脫氧多核苷酸單鏈組成，堿基互補的方式是A與T，C與G對應;兩條互補鏈圍繞一“主軸”向右盤旋形成雙螺旋結構。DNA分子結構由4種堿基（A、T、G、C）的排列順序決定儲存遺傳信息。

（1）兩條多核苷酸鏈以相反的行纏結，依賴成對的堿基上的氫鍵結合形成雙螺旋狀，親水的脫氧核糖基和磷酸基骨架位于雙鏈的外側，而堿基位于內側，兩條鏈的堿基之間以氫鍵相結合，一條鏈的走向是5’到3’，另一條鏈的走向是3’到5’；

（2）堿基面向內延伸，與雙螺旋鏈成垂直狀；

（3）向右旋，順長軸方向每隔0.34nm有一個核苷酸，每隔3.4nm重復出現同一結構；

（4）A與T配對，其間距離1.11nm；G與C配對，其間距離為1.08nm，兩者距離幾乎相等，以便保持鏈間距離相等；

（5）在結構上有深溝和淺溝；

（6）DNA雙螺旋結構穩定的維系 橫向穩定靠兩條鏈間互補堿基的氫鍵維系，縱向則靠堿基面間的疏水性遞積力維持。